JPH06302316A - ポリマー二次電池 - Google Patents
ポリマー二次電池Info
- Publication number
- JPH06302316A JPH06302316A JP5088390A JP8839093A JPH06302316A JP H06302316 A JPH06302316 A JP H06302316A JP 5088390 A JP5088390 A JP 5088390A JP 8839093 A JP8839093 A JP 8839093A JP H06302316 A JPH06302316 A JP H06302316A
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- JP
- Japan
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- polymer
- electrode
- conductive
- secondary battery
- electric force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電池の内部抵抗が小さく、出力密度の高いポ
リマー二次電池の提供。 【構成】 正極、負極及び電解液から構成され、少なく
とも一つの電極が導電性高分子である二次電池におい
て、電極となる導電性高分子の高分子鎖を電極の電気力
線方向に配向させた。配向は、例えば、延伸処理あるい
は液晶状態にある導電性高分子を磁場印加により、高分
子鎖を配向させることで実現できる。
リマー二次電池の提供。 【構成】 正極、負極及び電解液から構成され、少なく
とも一つの電極が導電性高分子である二次電池におい
て、電極となる導電性高分子の高分子鎖を電極の電気力
線方向に配向させた。配向は、例えば、延伸処理あるい
は液晶状態にある導電性高分子を磁場印加により、高分
子鎖を配向させることで実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新規なポリマー二次電池
に係り、特に高い出力密度を有するポリマー二次電池に
関する。
に係り、特に高い出力密度を有するポリマー二次電池に
関する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池としては既に、鉛蓄電池、ニッ
ケルーカドミウム電池などが知られているが、１９８１
年にマックダイアーミドらによって導電性高分子を電極
とする新しい二次電池が報告された（特開昭５６−１３
６４６９）。これは導電性高分子のドーピング現象を充
放電方法として利用したものである。
ケルーカドミウム電池などが知られているが、１９８１
年にマックダイアーミドらによって導電性高分子を電極
とする新しい二次電池が報告された（特開昭５６−１３
６４６９）。これは導電性高分子のドーピング現象を充
放電方法として利用したものである。
【０００３】導電性高分子としてはポリアセチレンの発
見（特公昭４８−３２５８１、特開昭５５−１２９４２
６）以来、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリ
ン、ポリフェニレンビニレンなど数多くの導電性高分子
が報告されており、合成と同時に二次電池としての特性
が調べられてきている（Synthetic Metals、１８、６３
７（１９８７））。
見（特公昭４８−３２５８１、特開昭５５−１２９４２
６）以来、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリ
ン、ポリフェニレンビニレンなど数多くの導電性高分子
が報告されており、合成と同時に二次電池としての特性
が調べられてきている（Synthetic Metals、１８、６３
７（１９８７））。
【０００４】これら導電性高分子を用いた二次電池のな
かにあって、ブリジストンがポリアニリンを用いたボタ
ン型電池の製品化に成功している（ポリマーバッテリ
ー、共立出版、（１９９０））。ただし、これらの二次
電池は出力密度が低いという問題点があった。
かにあって、ブリジストンがポリアニリンを用いたボタ
ン型電池の製品化に成功している（ポリマーバッテリ
ー、共立出版、（１９９０））。ただし、これらの二次
電池は出力密度が低いという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ポリマー二次電池は鉛
電池などの従来品と比べて軽量であること、およびエネ
ルギー密度が高いことが特徴となっている。しかしなが
ら、これまでのポリマー二次電池においては、出力密度
が低いため、半導体メモリバックアップ用の電源として
用いられているに過ぎない。
電池などの従来品と比べて軽量であること、およびエネ
ルギー密度が高いことが特徴となっている。しかしなが
ら、これまでのポリマー二次電池においては、出力密度
が低いため、半導体メモリバックアップ用の電源として
用いられているに過ぎない。
【０００６】出力密度の点が解決されたならば、シェー
バーなどのモーター駆動用二次電池として用いることが
可能である。また、軽量、高エネルギー密度などの利点
を生かして、自動車用のバッテリー、更には電気自動車
用二次電池としても使用範囲が拡大される。
バーなどのモーター駆動用二次電池として用いることが
可能である。また、軽量、高エネルギー密度などの利点
を生かして、自動車用のバッテリー、更には電気自動車
用二次電池としても使用範囲が拡大される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ポリマー二次電池の出力
密度を向上させるためには、単位面積あたりの電流密度
を高くすることが必要である。この課題に対して、電池
構成から鋭意検討を重ねた結果、電気力線方向、通常は
電極の厚さ方向の電気伝導度を向上させて、電池の内部
抵抗を小さくすればれば解決できることが分った。すな
わち、直鎖状高分子の場合は、電極となる導電性高分子
の高分子鎖を電極の厚さ方向に配向させれば、電池の内
部抵抗が小さくなることを見出し、本発明に至った。
密度を向上させるためには、単位面積あたりの電流密度
を高くすることが必要である。この課題に対して、電池
構成から鋭意検討を重ねた結果、電気力線方向、通常は
電極の厚さ方向の電気伝導度を向上させて、電池の内部
抵抗を小さくすればれば解決できることが分った。すな
わち、直鎖状高分子の場合は、電極となる導電性高分子
の高分子鎖を電極の厚さ方向に配向させれば、電池の内
部抵抗が小さくなることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
【作用】電極となる導電性高分子の導電方向あるいは高
分子鎖を電極の電気力線方向に配向させて、電池の内部
抵抗を小さくすることにより、出力密度の向上したポリ
マー二次電池を提供することが可能となった。
分子鎖を電極の電気力線方向に配向させて、電池の内部
抵抗を小さくすることにより、出力密度の向上したポリ
マー二次電池を提供することが可能となった。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明する。
【００１０】本発明において、電池電極となる導電性高
分子としてはポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピ
ロール、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ま
た、これらの導電性高分子の誘導体などを挙げることが
できる。これらの導電性高分子は単独で電池電極として
用いることが好ましいが、他の高分子との複合体であっ
ても構わない。
分子としてはポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピ
ロール、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ま
た、これらの導電性高分子の誘導体などを挙げることが
できる。これらの導電性高分子は単独で電池電極として
用いることが好ましいが、他の高分子との複合体であっ
ても構わない。
【００１１】本発明において、導電性高分子電極の導電
方向あるいは高分子鎖を電気力線方向に配向させる手段
としては、以下に述べる方法を用いることができる。
方向あるいは高分子鎖を電気力線方向に配向させる手段
としては、以下に述べる方法を用いることができる。
【００１２】高分子を並べる最も簡便な手段として延伸
処理が挙げられるが、この方法は特に導電性高分子の種
類は選ばない。例えば、延伸処理した導電性高分子の細
線を束ねることによって電極を作製することができる。
また、延伸処理した導電性高分子のフィルムを重ねあわ
せることによっても電極を作製することができる。棒状
で且つ充分大きな径を持つ導電性高分子材料を用いれ
ば、延伸した後に延伸方向に対し垂直にフィルムを切り
出すことにより、直接電気力線方向に高分子鎖が配向し
た電極を作製することができる。
処理が挙げられるが、この方法は特に導電性高分子の種
類は選ばない。例えば、延伸処理した導電性高分子の細
線を束ねることによって電極を作製することができる。
また、延伸処理した導電性高分子のフィルムを重ねあわ
せることによっても電極を作製することができる。棒状
で且つ充分大きな径を持つ導電性高分子材料を用いれ
ば、延伸した後に延伸方向に対し垂直にフィルムを切り
出すことにより、直接電気力線方向に高分子鎖が配向し
た電極を作製することができる。
【００１３】導電性高分子の種類によっては他の方法で
高分子鎖を配向させることができる。ポリアセチレンの
場合、重合触媒の溶解した液晶物質を用い、磁場中で合
成して配向させることが可能である。また、ポリチオフ
ェン誘導体などにおいては、それ自身を液晶とし、液晶
ポリマーに加える電場方向あるいは磁場方向を調整する
ことにより、フィルムの厚さ方向に高分子鎖を並べるこ
とができる。
高分子鎖を配向させることができる。ポリアセチレンの
場合、重合触媒の溶解した液晶物質を用い、磁場中で合
成して配向させることが可能である。また、ポリチオフ
ェン誘導体などにおいては、それ自身を液晶とし、液晶
ポリマーに加える電場方向あるいは磁場方向を調整する
ことにより、フィルムの厚さ方向に高分子鎖を並べるこ
とができる。
【００１４】導電性高分子それ自身が液晶にならなくて
も、既存の液晶ポリマーとの混合物を利用すれば、液晶
状態を達成できる。ポリフェニレンビニレンの場合、そ
の前駆体が液晶ポリマーに近い分子構造をしているの
で、前駆体と既存の液晶ポリマーとの混合液晶ポリマー
に電場あるいは磁場を印加させて配向させる方法も利用
できる。ポリアニリンの場合、このポリマーが硫酸に溶
解するので、同じく硫酸に溶解することが知られている
ケブラーなどの液晶ポリマーとの混合液晶ポリマーを利
用できる。また、これらの硫酸溶液を紡糸して得られる
配向細線を束ねることによっても電極を作製することも
できる。
も、既存の液晶ポリマーとの混合物を利用すれば、液晶
状態を達成できる。ポリフェニレンビニレンの場合、そ
の前駆体が液晶ポリマーに近い分子構造をしているの
で、前駆体と既存の液晶ポリマーとの混合液晶ポリマー
に電場あるいは磁場を印加させて配向させる方法も利用
できる。ポリアニリンの場合、このポリマーが硫酸に溶
解するので、同じく硫酸に溶解することが知られている
ケブラーなどの液晶ポリマーとの混合液晶ポリマーを利
用できる。また、これらの硫酸溶液を紡糸して得られる
配向細線を束ねることによっても電極を作製することも
できる。
【００１５】高分子鎖がラセン構造など蛇行している場
合は、高分子鎖自体は電気力線方向に配向させず、導電
方向を電気力線方向に配向させることにより、良好な電
極が得られる。
合は、高分子鎖自体は電気力線方向に配向させず、導電
方向を電気力線方向に配向させることにより、良好な電
極が得られる。
【００１６】（実施例１）直径５０ｍｍの反応容器にチ
ーグラー・ナッタ触媒を含む液晶物質を注入し、厚さ５
ｍｍの液晶層の上下から２０００ガウスの磁場を印加し
ながら、アセチレンを導入して、厚さ方向に高分子鎖が
並んだ直径５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのポリアセチレン
フィルムを得た。
ーグラー・ナッタ触媒を含む液晶物質を注入し、厚さ５
ｍｍの液晶層の上下から２０００ガウスの磁場を印加し
ながら、アセチレンを導入して、厚さ方向に高分子鎖が
並んだ直径５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのポリアセチレン
フィルムを得た。
【００１７】このフィルムから縦横１０ｍｍ、厚さ０．
１ｍｍ、重量６ｍｇの電極フィルムを切り出した。この
電極フィルムを正極２にして、図１に示した電池セルを
構成した。負極１にはリチウムを用い、セパレータ３に
はＬｉＢＦ4を溶解させたアセトニトリル電解液を含有
させた。これらを導電性の電池ケース４で囲い、シール
ド材６で両電池ケース４を絶縁するとともに、大気から
分離した。電池出力は、正極及び負極にそれぞれ接する
集電体５を介して電池ケース４から得た。この電池の回
路電圧は３．７Ｖ、短絡電流は７５ｍＡ、最大出力密度
は１２．０ｋＷ／ｋｇであった。
１ｍｍ、重量６ｍｇの電極フィルムを切り出した。この
電極フィルムを正極２にして、図１に示した電池セルを
構成した。負極１にはリチウムを用い、セパレータ３に
はＬｉＢＦ4を溶解させたアセトニトリル電解液を含有
させた。これらを導電性の電池ケース４で囲い、シール
ド材６で両電池ケース４を絶縁するとともに、大気から
分離した。電池出力は、正極及び負極にそれぞれ接する
集電体５を介して電池ケース４から得た。この電池の回
路電圧は３．７Ｖ、短絡電流は７５ｍＡ、最大出力密度
は１２．０ｋＷ／ｋｇであった。
【００１８】（実施例２）ペルオキソ二硫酸アンモニウ
ムにより化学重合して得られた可溶性ポリアニリンを加
工して、直径３０ｍｍの円柱状のポリアニリンを得た。
これを延伸処理し直径１９ｍｍの配向した円柱状のポリ
アニリンに加工したあと、延伸方向に対して垂直に切断
し、厚さ方向に導電方向が並んだ直径１９ｍｍ、厚さ
０．１ｍｍのポリアニリンフィルムを得た。
ムにより化学重合して得られた可溶性ポリアニリンを加
工して、直径３０ｍｍの円柱状のポリアニリンを得た。
これを延伸処理し直径１９ｍｍの配向した円柱状のポリ
アニリンに加工したあと、延伸方向に対して垂直に切断
し、厚さ方向に導電方向が並んだ直径１９ｍｍ、厚さ
０．１ｍｍのポリアニリンフィルムを得た。
【００１９】このフィルムから縦横１０ｍｍ、厚さ０．
１ｍｍ、重量５．５ｍｇの電極フィルムを切り出した。
この電極フィルムを正極にして、図１に示した電池セル
を構成した。負極にはリチウムを用い、セパレータには
ＬｉＢＦ4を溶解させたアセトニトリル電解液を含有さ
せた。この電池の回路電圧は３．６Ｖ、短絡電流は１５
ｍＡ、最大出力密度は２．０ｋＷ／ｋｇであった。
１ｍｍ、重量５．５ｍｇの電極フィルムを切り出した。
この電極フィルムを正極にして、図１に示した電池セル
を構成した。負極にはリチウムを用い、セパレータには
ＬｉＢＦ4を溶解させたアセトニトリル電解液を含有さ
せた。この電池の回路電圧は３．６Ｖ、短絡電流は１５
ｍＡ、最大出力密度は２．０ｋＷ／ｋｇであった。
【００２０】（実施例３）３−オクチルチオフェンを塩
化鉄で化学重合して得られたポリ３−オクチルチオフェ
ンを得た。このポリ３−オクチルチオフェンと高分子液
晶であるポリ（２−ｎ−オクチル−１，４−フェニレン
テレフタレート）をトルエン中に溶解したあと、トルエ
ンを除去して液晶混合物を得た。この液晶混合物を直径
５０ｍｍのシャーレに注入し窒素雰囲気下で２５０℃に
加熱しながら上下から１０，０００ガウスの磁場を印加
し、その状態で室温まで冷却し、厚さ方向に導電方向が
並んだ直径５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのポリチオフェン
誘導体フィルムを得た。
化鉄で化学重合して得られたポリ３−オクチルチオフェ
ンを得た。このポリ３−オクチルチオフェンと高分子液
晶であるポリ（２−ｎ−オクチル−１，４−フェニレン
テレフタレート）をトルエン中に溶解したあと、トルエ
ンを除去して液晶混合物を得た。この液晶混合物を直径
５０ｍｍのシャーレに注入し窒素雰囲気下で２５０℃に
加熱しながら上下から１０，０００ガウスの磁場を印加
し、その状態で室温まで冷却し、厚さ方向に導電方向が
並んだ直径５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのポリチオフェン
誘導体フィルムを得た。
【００２１】このフィルムから縦横１０ｍｍ、厚さ０．
１ｍｍ、重量７．０ｍｇの電極フィルムを切り出した。
この電極フィルムを正極にして、図１に示した電池セル
を構成した。負極にはリチウムを用い、セパレータには
ＬｉＢＦ4を溶解させたアセトニトリル電解液を含有さ
せた。この電池の回路電圧は３．３Ｖ、短絡電流は３５
ｍＡ、最大出力密度は８．７ｋＷ／ｋｇであった。
１ｍｍ、重量７．０ｍｇの電極フィルムを切り出した。
この電極フィルムを正極にして、図１に示した電池セル
を構成した。負極にはリチウムを用い、セパレータには
ＬｉＢＦ4を溶解させたアセトニトリル電解液を含有さ
せた。この電池の回路電圧は３．３Ｖ、短絡電流は３５
ｍＡ、最大出力密度は８．７ｋＷ／ｋｇであった。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ポ
リマー二次電池に用いられる導電性高分子電極におい
て、電気力線方向に導電方向あるいは高分子鎖がを配向
させることにより、出力密度を向上させる効果がある。
リマー二次電池に用いられる導電性高分子電極におい
て、電気力線方向に導電方向あるいは高分子鎖がを配向
させることにより、出力密度を向上させる効果がある。
【図１】本発明の実施例を示すポリマー二次電池の断面
図。
図。
１…負極、２…正極、３…セパレータ、４…電池ケー
ス、５…集電体、６…シールド材。
ス、５…集電体、６…シールド材。
Claims (4)
- 【請求項１】正極、負極及び電解質から構成され、少な
くとも一つの電極が導電性高分子である二次電池におい
て、電気力線方向に導電方向が配向した導電性高分子電
極を用いることを特徴とするポリマー二次電池。 - 【請求項２】導電性高分子が直鎖高分子であり、その高
分子鎖が電気力線方向に配向した導電性高分子電極を用
いることを特徴とする請求項１記載のポリマー二次電
池。 - 【請求項３】電気力線方向に導電方向が配向した導電性
高分子電極の作製方法として、液晶状態にある導電性高
分子を電場あるいは磁場の印加により、電気力線方向に
導電方向を配向させることを特徴とする請求項１記載の
ポリマー二次電池 - 【請求項４】電気力線方向に導電方向が配向した導電性
高分子電極の作製方法として、延伸により電気力線方向
に導電方向を配向させることを特徴とする請求項１記載
のポリマー二次電池
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5088390A JPH06302316A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | ポリマー二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5088390A JPH06302316A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | ポリマー二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06302316A true JPH06302316A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=13941473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5088390A Pending JPH06302316A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | ポリマー二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06302316A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011146015A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | タッチスクリーン入力装置 |
| JP2014187057A (ja) * | 2013-01-04 | 2014-10-02 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 電磁波シールド用金属箔及び電磁波シールド材 |
| JP2014241224A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | イーメックス株式会社 | ハイブリッド電池システム |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP5088390A patent/JPH06302316A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011146015A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | タッチスクリーン入力装置 |
| JP2014187057A (ja) * | 2013-01-04 | 2014-10-02 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 電磁波シールド用金属箔及び電磁波シールド材 |
| JP2014241224A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | イーメックス株式会社 | ハイブリッド電池システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |